Phagocytose : Mécanisme et étapes

La phagocytose est l’ingestion de matériel particulaire extracellulaire tel que des agents pathogènes envahissants ou des cellules mortes/dying par des cellules phagocytaires et constitue l’un des importants mécanismes de défense innée. Elle est principalement menée par des cellules spécialisées, comme les macrophages, les neutrophiles et les cellules dendritiques.

La phagocytose est un type d’endocytose, les autres sont, l’endocytose médiée par les récepteurs et la pinocytose.

Étape 1 : activation des cellules phagocytaires et chimiotaxie

Dans la première étape de la phagocytose, les phagocytes sont attirés par et se déplacent vers une variété de substances générées dans la réponse immunitaire ; ce processus est appelé chimiotaxie.

Les phagocytes résidents sont activés par des médiateurs inflammatoires (produits bactériens, cytokines, prostaglandines et protéines du complément). L’activation augmente leur activité métabolique et microbicide. Les cellules activées expriment également davantage de récepteurs glycoprotéiques qui les aident à atteindre le site des infections ainsi qu’à se lier fermement aux micro-organismes. Les neutrophiles sont les premiers à apparaître et sont ensuite remplacés par le macrophage.

Étape 2 : Reconnaissance des microbes envahisseurs

L’étape suivante de la phagocytose est l’adhésion de l’antigène à la membrane cellulaire des cellules phagocytaires. L’adhérence induit des protubérances membranaires, appelées pseudopodes, qui s’étendent autour du matériel fixé et l’ingèrent.

Les cellules phagocytaires contiennent divers récepteurs qui les aident à se fixer avec les bactéries/virus. Certains de ces récepteurs sont :

• Les récepteurs de reconnaissance des formes (PRR) : Les récepteurs de reconnaissance des formes reconnaissent les motifs moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP). Ceux-ci comprennent des molécules bactériennes telles que le peptidoglycane, les acides teichoïques, le lipopolysaccharide, les mannanes, la flagelline, la piline et l’ADN bactérien. Par exemple, les récepteurs scavenger et les récepteurs toll-like se lient et internalisent les bactéries gram-positives et gram-négatives après s’être liés aux PAMPs.

L’opsonine est une molécule qui se lie à la fois à l’antigène et au macrophage et améliore la phagocytose.

• Récepteurs Fc : Les récepteurs Fc (FcR) présents à la surface des macrophages et des neutrophiles se lient à la partie Fc des anticorps tels que les IgG et IgM complexés avec des antigènes (cellule bactérienne ou virus). Ce processus, appelé opsonisation, renforce la phagocytose.

• Récepteurs du complément (CR1) : Les récepteurs du complément présents sur les cellules phagocytaires se lient aux protéines du complément complexées avec les complexes antigène-anticorps. Par exemple, les macrophages possèdent des récepteurs pour le C3b et se lient ainsi aux cellules ou aux complexes auxquels le C3b a adhéré, ce qui entraîne la phagocytose. Les lectines se liant au mannose (MBL) contribuent également à renforcer la phagocytose.

Étape 3 : Ingestion et formation des phagosomes

Après la fixation, la polymérisation puis la dépolymérisation des filaments d’actine envoient des pseudopodes pour engloutir le microbe. La fusion des pseudopodes enferme le matériel dans une vésicule endocytique appelée phagosome, qui entre ensuite dans la voie de traitement endocytique.

Etape 4 : Formation du phagolysome

Dans cette voie, un phagosome se déplace vers l’intérieur de la cellule, où il fusionne avec un lysosome pour former un phagolysosome.

Étape 5 : destruction des microorganismes et formation de corps résiduels

Les lysosomes contiennent du lysozyme et diverses substances antimicrobiennes et cytotoxiques qui peuvent détruire les microorganismes et les cellules phagocytés. Les micro-organismes sont tués soit par des mécanismes dépendants de l’oxygène, soit par des mécanismes indépendants de l’oxygène.

1. Tuerie dépendante de l’oxygène : Les phagocytes activés produisent un certain nombre d’intermédiaires réactifs de l’oxygène (IRO) et d’intermédiaires réactifs de l’azote qui ont une puissante activité antimicrobienne. Un processus métabolique connu sous le nom d’explosion respiratoire se produit dans les cellules phagocytaires et active l’oxydase liée à la membrane en formant des anions superoxyde, des radicaux hydroxyle et du peroxyde d’hydrogène. D’autres substances antimicrobiennes puissantes comme l’hypochlorite, l’oxyde nitrique, etc. sont également formées à l’intérieur du phagolysosome. Toutes ces substances ont montré une activité antimicrobienne marquée contre les bactéries, les champignons, les vers parasites et les protozoaires.
2. La mort indépendante de l’oxygène : Les cellules phagocytaires activées synthétisent également du lysozyme et diverses enzymes hydrolytiques (par exemple, la cathepsine G, l’élastase, la collagénase, les cathélicidines et la protéine induisant la perméabilité bactérienne) dont les activités dégradantes ne nécessitent pas d’oxygène. En outre, les macrophages activés produisent un groupe de peptides antimicrobiens et cytotoxiques, communément appelés défensines. Les défensines peuvent tuer une variété de bactéries, notamment Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa et Haemophilus influenzae. Les macrophages activés sécrètent également le facteur de nécrose tumorale α (TNF-α), une cytokine qui a des effets variés et qui est cytotoxique pour certaines cellules tumorales.

Étape 6 : Élimination ou exocytose

Le contenu digéré du phagolysosome est ensuite éliminé lors d’un processus appelé exocytose.